一种风电机组及风电机组克服电网波动影响的方法

技术领域

本发明涉及一种电机及克服电网波动的方法，尤其涉及一种风电 机组及风电机组克服电网波动影响的方法

背景技术

风能作为一种蕴含量大、污染小的新型清洁能源，目前越来越多 的被利用，风电机组接入到电网中的比重逐渐增大，风电机组能否稳 定运行关系到电网是否稳定及电网的负荷。在电网波动时风电机组应 具备较强的适应性能，以保持自身的稳定运行而不与电网脱开，并且 向电网继续馈送有功功率和无功功率。

受地理位置及输电线等因素的影响，电网在某些区域的电压和频 率波动较大，例如表1所示。

表1某些区域电网运行参数

一般的风电机组能够适应正常范围内的电网波动，但对于电网波 动较为严重的地区，常规的风电机组将不能稳定运行，具体表现在：

1.发电机发出的电能将不能被馈送到电网中；

2.风电机组的辅助供电系统电源将产生波动：偏航、变桨及其它 回路将不能正常工作；

3.风电机组将会由于故障停机。

为解决电网波动更为严苛的运行参数要求，发明人发明一种风电 机组克服电网波动影响的方法，使其能够适应电网电压和频率大范围 长时间的波动。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种风电机组克服电网波动影响的 方法，具有可以适应大范围、长时间电网波动的优点，同时，应用此 方法，可以降低机械部件的损耗率，提高风电机组寿命。

本发明也适用于处于各种波动较大的电网、电网末端以及离网型风 电机组类型，具有广泛的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种风电机组，包括主电源回路及辅助电源回路；所述的辅助电 源回路中有PLC控制器及多个子系统接入；

在风电机组主电源回路中接入发电机，发电机与电网之间通过全 功率变流器隔离；

在单相或三相电源供电系统与风电机组辅助电源回路之间安装 稳压电源；

将电网监测模块接入至风电机组辅助电源回路中，辅助电源回路 中的电气部件与电网之间通过稳压电源隔离；

进一步的，所述的接入辅助电源回路中的多个子系统包括偏航系 统、变桨系统、冷却系统；

应用所述的风电机组克服电网波动影响的方法为：

电网波动或发生电网不对称时，全功率变流器对发电机进行励磁 控制，将发电机的输出电能整流和逆变处理，使发电机输出电压的幅 值、频率和相角与电网电压的幅值、频率和相角一致，电机仍运行在 对称状态；

电网电压发生波动后，电网监测模块实时采样在线电压，将电压 信号发送给PLC控制器，PLC即时响应并发出保护机组指令，将稳 压电源接入辅助电源回路，稳压电源以10～30ms的响应速度对电压 幅值进行补偿，输出幅值、频率稳定的电压；

PLC控制器内置控制系统软件，对主电源回路及辅助电源回路进 行实时监测、实时控制，完成风电机组偏航、变桨及冷却功能，使风 电机组稳定运行。

本发明的有益效果为：当电网发生长时间、大范围的波动后，风 电机组通过安装在主电源回路中全功率变流器的隔离作用，使得发电 机的电能仍可馈送至电网中，消除了电网波动对电能馈送的影响；通 过辅助电源回路中安装的稳压电源的隔离作用，使得风电机组400V 高压控制系统在仍能正常运行。

本发明所述的一种风电机组克服电网波动影响的方法，使得风电 机组能够适应电网电压大频率、大范围、长时间的波动，波动后可通 过自控制、自调节维持稳定运行状态，解决了由于环境因素造成的电 网波动过大而导致风电机组与电网脱开的难题。

附图说明

本发明共有附图3幅；

图1为现有技术中的风电机组的拓扑结构图；

图2为本发明所述的风电机组的拓扑结构图；

图3为本发明的运行流程图。

具体实施方式

结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。

一种风电机组，包括主电源回路及辅助电源回路；所述的辅助电 源回路中有PLC控制器及多个子系统接入；

在风电机组主电源回路中接入发电机，发电机与电网之间通过全 功率变流器隔离；

在单相或三相电源供电系统与风电机组辅助电源回路之间安装 稳压电源；

将电网监测模块接入至风电机组辅助电源回路中，辅助电源回路 中的电气部件与电网之间通过稳压电源隔离；

进一步的，所述的接入辅助电源回路中的多个子系统包括偏航系 统、变桨系统、冷却系统；

应用所述的风电机组克服电网波动影响的方法为：

电网波动或发生电网不对称时，全功率变流器对发电机进行励磁 控制，将发电机的输出电能整流和逆变处理，使发电机输出电压的幅 值、频率和相角与电网电压的幅值、频率和相角一致，电机仍运行在 对称状态；

电网电压发生波动后，电网监测模块实时采样在线电压，将电压 信号发送给PLC控制器，PLC即时响应并发出保护机组指令，将稳 压电源接入辅助电源回路，稳压电源以10～30ms的响应速度对电压 幅值进行补偿，输出幅值、频率稳定的电压；

PLC控制器内置控制系统软件，对主电源回路及辅助电源回路进 行实时监测、实时控制，完成风电机组偏航、变桨及冷却功能，使风 电机组稳定运行。

主电源回路由全功率变流器、并网断路器及发电机组成，主电源 回路将旋转动能转换为电能并馈送至电网，为了使风电机组能够适应 波动较大的电网而稳定运行，需要将全功率变流器及其相应的组件进 行参数扩展；

风电机组控制程序设计步骤为：

（1）针对电源回路的设计，增加电网监测模块，实时监测电网 波动状态，添加相应的控制输出点和反馈检测点，检测电网电压状态 以及稳压电源输出电压状态；

（2）设计机组运行的状态机，对电网电压或频率波动幅度较大 的状态，增加控制器的相应控制策略；

（3）为了适应波动较大的电网运行的要求，需要对风电机组控 制系统中的相关逻辑和参数进行优化，例如电网保护逻辑和参数、变 流器保护逻辑和参数、功率控制逻辑和参数、变桨控制逻辑和参数以 及整机保护参数等。